單跨單車道常見工字鋼棧橋計(jì)算書(電算計(jì)算書范例)

單跨單車道工字鋼棧橋梁部設(shè)計(jì)檢算書作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，棧橋梁部計(jì)算分析時(shí)：永久作用僅考慮結(jié)構(gòu)自重；可變作用考慮汽車荷載和人群荷載；其它作用不予考慮。若現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況與此不符，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況另行計(jì)算分析，不得盲目套用。“復(fù)核要素和成本測(cè)算”不進(jìn)入檢算書正式編制內(nèi)容，僅作為內(nèi)部參考借鑒。1.設(shè)計(jì)說明本方案梁部設(shè)計(jì)適用于單跨單車道工字鋼棧橋，棧橋臺(tái)身及基礎(chǔ)根據(jù)實(shí)際情況另行設(shè)計(jì)?？紤]到工地上載重車輛較多，汽車設(shè)計(jì)荷載按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）公路-Ⅰ級(jí)設(shè)計(jì)，安全等級(jí)三級(jí)。2.設(shè)計(jì)規(guī)范（1）《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）（2）《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)3.方案設(shè)計(jì)單跨單車道棧橋橋?qū)?.0m，凈寬3.6m，梁部由4個(gè)部分組成，分別為：工字鋼縱梁，工字鋼分配梁，方木分配梁和防護(hù)欄桿，不設(shè)支座，設(shè)計(jì)效果圖如下：圖3-1棧橋三維效果圖棧橋梁部使用材料組成情況如下表：表3-1棧橋梁部材料組成情況表4.受力檢算棧橋梁部所用鋼材統(tǒng)一采用Q235材質(zhì)。受力檢算按計(jì)算跨徑10m，工字鋼縱梁采用I50a型，按0.6+1.2+0.6=2.4m間距布置；工字鋼分配梁采用7根I20a工字鋼，按2+4*1.5+2m=10m間距布置；方木分配梁自重較小，在人群荷載分析中考慮，對(duì)方木承載能力不作計(jì)算分析。采用MidasCivil2013有限元軟件建立三維模型分別對(duì)“承載能力極限狀態(tài)效應(yīng)和正常使用剛度（撓度）效應(yīng)”進(jìn)行整體分析，分析模型數(shù)據(jù)文件見附件。5.1.設(shè)計(jì)參數(shù)根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(GB50017-2003)，Q235工字鋼和鋼管設(shè)計(jì)力學(xué)指標(biāo)如下表：表5.1-1

Q235工字鋼及鋼管設(shè)計(jì)力學(xué)指標(biāo)表?xiàng)騽偠?撓度)按L/400（L：計(jì)算跨徑）控制，即為：10*1000/400=25mm。5.2.力學(xué)模型采用MidasCivil2013有限元軟件針對(duì)工字鋼縱梁及分配梁建立整體力學(xué)模型（忽略方木分配梁）如下圖：圖5.2-1

棧橋力學(xué)整體分析模型所有單元均采用梁?jiǎn)卧M，邊界約束條件如下表：表5.2-1

棧橋力學(xué)整體模型邊界條件表防護(hù)欄桿不作計(jì)算分析，對(duì)其建模主要是便于程序自動(dòng)計(jì)算自重荷載。為降低對(duì)分配梁附加剛度影響，按“鉸-鉸”約束釋放防護(hù)欄桿水平桿兩端。5.3.荷載作用作為臨時(shí)結(jié)構(gòu)，棧橋梁部計(jì)算分析時(shí)：永久作用僅考慮結(jié)構(gòu)自重；可變作用考慮汽車荷載和人群荷載；其它作用不予考慮。5.3.1.永久作用永久作用為結(jié)構(gòu)自重（1#荷載），由MidasCivil2013程序自動(dòng)計(jì)算，設(shè)為靜力荷載工況，自重系數(shù)SZ=-1。5.3.2.可變作用（1）汽車荷載（2#荷載）根據(jù)《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）公路-Ⅰ級(jí)汽車荷載規(guī)定“車道荷載”如下：按此規(guī)定棧橋車道荷載其均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值為qk=10.5KN/m,集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值為Pk=（360-180）*（10-5）/(50-5)+180=200KN，計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，則按200*1.2=240KN加載。均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值布置在計(jì)算跨徑范圍內(nèi)，集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值布置在跨中為最不利加載位置。為簡(jiǎn)化加載方便，車道均布荷載標(biāo)準(zhǔn)值按平均分配加載到4根縱向工字鋼上，則縱向單根工字鋼車道荷載為：10.5/4=2.625KN/m；集中荷載標(biāo)準(zhǔn)值按平均分配加載到跨中橫向工字鋼分配梁距跨中0.9m位置，荷載標(biāo)準(zhǔn)值為：200/2=100KN，計(jì)算剪力效應(yīng)時(shí)，則按100*1.2=120KN加載。另按《公路橋涵設(shè)計(jì)通用規(guī)范》（JTGD60-2004）規(guī)定：對(duì)橋梁結(jié)構(gòu)局部加載采用車輛荷載進(jìn)行計(jì)算分析，加載位置作用在跨中為最不利位置：按上述規(guī)定，后軸重力標(biāo)準(zhǔn)值4輪合計(jì)集中荷載為4*140=560KN。考慮到工地上超載車輛較多，同時(shí)也為簡(jiǎn)化加載方便，實(shí)際分析時(shí)按軸重2*350KN（560*1.25=700KN），橫向作用寬度0.6m折算為線荷載加載到跨中工字鋼分配梁上予以檢算，折算線荷載為：350/0.6=583KN/m。本簡(jiǎn)化加載方式偏于安全。（2）人群荷載（3#荷載）本方案棧橋未設(shè)置人行道，人群荷載標(biāo)準(zhǔn)值仍按3KN/m2取值，加載區(qū)域?yàn)橛?jì)算跨徑*橋面凈寬范圍，不再考慮方木分配梁（橋面板）自重。為簡(jiǎn)化處理按工字鋼縱梁橫橋向布置方式（人群荷載橫向布置組成：0.6+0.6+1.2+0.6+0.6=3.6m，外側(cè)工字鋼橫向分配長(zhǎng)度：0.6+0.6/2=0.9m，內(nèi)側(cè)工字鋼橫向分配長(zhǎng)度：0.6/2+1.6/2=0.9m）折算為線荷載加載，折算后線荷載均為0.9m*3KN/m2=2.7KN/m。比較而言，該處理方式偏于安全，且對(duì)總體結(jié)果影響較小。5.3.3.荷載匯總根據(jù)上述分析，各種荷載作用匯總情況如下表：表5.3.3-1

棧橋力學(xué)整體模型邊界條件表注：按規(guī)范規(guī)定車道荷載和車輛荷載不可同時(shí)加載。5.4.荷載組合（1）承載能力分析荷載組合工況因汽車荷載的車道荷載及車輛荷載不同時(shí)加載，故承載能力極限狀態(tài)分析又分為以下兩種工況組合：COM1：1.2*永久作用效應(yīng)（1#荷載）+1.4*可變作用效應(yīng)（2#-1荷載+3#荷載）COM2：1.2*永久作用效應(yīng)（1#荷載）+1.4*可變作用效應(yīng)（2#-2荷載+3#荷載）（2）剛度（撓度）分析荷載組合工況同上類似，剛度分析也分為以下兩種工況組合：COM3：永久作用效應(yīng)（1#荷載）+可變作用效應(yīng)（2#-1荷載+3#荷載）COM4：永久作用效應(yīng)（1#荷載）+可變作用效應(yīng)（2#-2荷載+3#荷載）5.檢算結(jié)果5.1.承載能力極限狀態(tài)結(jié)果（1）荷載組合1按“1.2*永久作用效應(yīng)（1#荷載）+1.4*可變作用效應(yīng)（2#-1荷載+3#荷載）”組合分析結(jié)果為：圖5.1-1

荷載組合1分析計(jì)算結(jié)果圖最大組合應(yīng)力值為190.7Mpa，按安全等級(jí)三級(jí)判定：190.7*0.9=171.63Mpa，小于設(shè)計(jì)允許應(yīng)力值215Mpa，檢算合格。（2）荷載組合2按“1.2*永久作用效應(yīng)（1#荷載）+1.4*可變作用效應(yīng)（2#-2荷載+3#荷載）”組合分析結(jié)果為：圖5.1-2

荷載組合2分析計(jì)算結(jié)果圖最大組合應(yīng)力值為109.04Mpa，按安全等級(jí)三級(jí)判定：109.04*0.9=98.14Mpa，小于設(shè)計(jì)允許應(yīng)力值215Mpa，檢算合格。（3）荷載組合1抗剪分析在荷載組合工況1中，車道集中荷載按120KN加載計(jì)算抗剪效應(yīng)分析結(jié)果為：圖5.1-3

荷載組合1抗剪分析計(jì)算結(jié)果圖最大剪應(yīng)力為131.10Mpa，按安全等級(jí)三級(jí)判定：131.1*0.9=117.99Mpa，小于設(shè)計(jì)允許抗剪應(yīng)力值125Mpa，檢算合格。5.2.剛度（撓度）分析結(jié)果（1）荷載組合3按“永久作用效應(yīng)（1#荷載）+可變作用效應(yīng)（2#-1荷載+3#荷載）”計(jì)算分析結(jié)果為：圖5.2-1

荷載組合1抗剪分析計(jì)算結(jié)果圖計(jì)算分析最大位移為4.98mm，小于允許最大位移25mm，檢算合格。（2）荷載組合4按“永久作用效應(yīng)（1#荷載）+可變作用效應(yīng)（2#-2荷載+3#荷載）”計(jì)算分析結(jié)果為：圖5.2-2

荷載組合1抗剪分析計(jì)算結(jié)果圖計(jì)算分析最大位移為13.08mm，小于允許最大位移25mm，檢算合格。6.注意事項(xiàng)（1）方案中給出了不同跨徑縱向工字鋼選用方案，現(xiàn)場(chǎng)選擇時(shí)不得低于給出標(biāo)準(zhǔn)，否則應(yīng)重新進(jìn)行受力分析，確保結(jié)構(gòu)安全。（2）橫橋向工字鋼分配梁間必須滿鋪方木并塞緊，為防止方木在使用過程中滑動(dòng)，在橋面板頂部車行道兩側(cè)（中心間距3.5m）縱橋向焊接2道槽鋼進(jìn)行固定。（3）本方案設(shè)計(jì)檢算按公路-Ⅰ級(jí)荷載檢算，若實(shí)際使用荷載超出該設(shè)計(jì)荷載，因另行分析設(shè)計(jì)，不得盲目采用。（4）縱橋向工字鋼在橋臺(tái)位置應(yīng)采用漿砌片石進(jìn)行嵌固（圖中未示出），防止縱橋向工字鋼側(cè)向失